CN101041109A - 自行车模拟训练器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自行车模拟训练器械及其操作控制方法，所述训练器包括底架、车架、坡度模拟装置、电驱动加载装置、控制系统、操作显示系统，与现有技术相比，它不仅能按照训练规律来模拟各种阻力，也能模拟自行车在上坡、平道、下坡的姿态，同时能检测、显示、记录、分析、保存训练中的各种训练参数，以便科学的调整训练量和训练方法。

Description

自行车模拟训练器
技术领域
本发明涉及训练器械，尤其涉及一种自行车模拟训练器械。
背景技术
自行车运动员的训练受天气气候的影响很大，通过器械模拟室外训练条件，可弥补恶劣天气气候无法训练的不足。目前使用的模拟训练器是简易的，是通过用自行车带动叶轮旋转产生的空气阻力或机械摩擦阻力来模拟实际的坡度、惯性、空气、摩擦等各种运动阻力，通常手动调节阻力的大小，不能按照训练规律自动加载，也不能检测、显示、记录、分析和保存训练中的各种运动参数，无法科学地分析训练效果，其不足是显而易见的。
发明内容
鉴于现有技术所存在的上述不足，本发明旨在提供一种自行车模拟训练器，该训练器不仅能按照训练规律来模拟各种阻力，也能模拟自行车在上坡、平道、下坡的姿态，同时能检测、显示、记录、分析、保存训练中的各种训练参数，以便科学的调整训练量和训练方法。
本发明的解决其技术解决方案是这样实现的：
一种自行车模拟训练器，包括底架、中轴支杆和车架，中轴支杆上端与车架铰接，中轴支杆的下端与底架铰接，其车把和鞍座位置可调，车架的中轴和后轴的链轮可更换，齿数可变，车架的后轴装配飞轮，其特征在于还包括坡度模拟装置、电驱动加载装置、控制系统和操作显示系统；
所述的坡度模拟装置包括电机、减速器、丝杠、螺母，电机的旋转运动经减速器减速，由丝杠、螺母机构转为直线运动，螺母与车架的前叉铰接；
所述的电驱动加载装置包括摆动杆、磁粉制动器、摩擦轮，摆动杆的一端与底架的后立柱铰接，另一端与磁粉制动器的外壳固接，摩擦轮固装于磁粉制动器的输出轴上并浮压于车架后轴的飞轮上；
所述的控制系统包括装于控制箱内的主控制器和其它控制元器件以及中轴链轮侧面传感器和运动员身上的心率传感器；
所述的操作显示系统包括安装于控制箱上的主操作显示屏和安装于车把上的辅操作显示屏。
所述的电机的底座与底架绝缘，电机的输出轴与减速器的输入轴绝缘，其它与底架和车架接触处均为安全电压。
一种所述的自行车模拟训练器的操作控制方法，其特征在于包括如下步骤：
通过操作显示屏，输入初始参数，包括体重、车重、风速、链轮齿数；
通过操作显示屏，选择或输入训练规律，所述的训练规律包括不同里程或时间段对应的不同道路坡度的集合；输入的训练规律以文件形式保存在主控制器上；或者不按训练规律而自由加载；
启动该模拟训练器，按训练规律自动加载或自由加载；
主控制器根据输入的初始参数和训练规律或自由加载量，实现对加载力矩及车架姿态的控制；主控制器接受脉冲传感器和心率传感器的信号；并根据接收的信号计算出里程、时间、功率、心率，踏频、速度、平均速度、坡度、风速，并以数字和曲线方式显示于操作显示屏上；
中轴支杆位于车架和底架之间，其上端与车架铰接，下端与底架铰接，由电机、减速器、丝杠和螺母组成的升降机构构成坡度模拟装置，带动车架前叉升降，车架随之摆动，模拟自行车在上坡、平道、下坡的姿态。车架后轴上装有飞轮，部分模拟运动员运动惯性。摩擦轮与磁粉制动器同轴，浮压在飞轮上，并保证一定的压紧力，磁粉制动器产生的阻力矩通过摩擦轮传递到飞轮，实现加载。磁粉制动器是电驱动，从而实现了阻力矩可按照训练规律自动加载。车架的车把和鞍座可调、可换，两链轮可换成不同齿数。在中轴链轮侧面装有脉冲传感器，链轮每转一个齿产生一个脉冲，由主控制器接受，用于计算蹬踏频率(也称踏频)和里程。在运动员身上的心率传感器产生的信号也由主控制器接受。主控制器根据训练规律、链轮齿数、飞轮惯性、运动员体重和车重调节加载力矩和车架姿态，再根据传感器信号计算出里程、时间、功率、心率，踏频、速度、平均速度、坡度、风速，并以数字和曲线方式显示于操作显示屏上，所有的这些训练参量最后以文件的形式保存在主控制器上。
通过操作显示屏，可以输入训练规律。训练规律是以里程或时间为训练目标，不同里程或时间段对应的不同道路坡度的集合。输入的训练规律以文件形式保存在主控制器上，备随时调用。
使用本发明时可按训练规律单次或重复训练，也可训练时任意调节阻力大小。
主控制器配有串行通信接口，可与计算机或另一台本发明组成网络交换数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是显而易见的：该训练器不仅能按照训练规律来模拟各种阻力，也能模拟自行车在上坡、平道、下坡的姿态，同时能检测、显示、记录、分析、保存训练中的各种训练参数，以便科学的调整训练量和训练方法。
附图说明
本发明附图2张，其中
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的操作控制流程图。
图中，1.底架  2.减速器  3.电机  4.螺母  5.丝杠  6.辅操作显示屏  7.车架  8.磁粉制动器  9.摩擦轮  10.摆动杆  11.飞轮  12.中轴支杆  13.控制箱14.主操作显示屏。
具体实施方式
如图1所示，本发明由底架1、车架7、坡度模拟装置、电驱动加载装置、控制系统、操作显示系统组成。
底架1是本发明的载体，是钢结构件。
坡度模拟装置由电机3、减速器2、丝杠5、螺母4组成，电机3的旋转运动经减速器2减速后，由丝杠5、螺母4机构转为直线运动，带动与螺母4铰链的车架7摆动模拟自行车上坡、平道、下坡。
车架7是钢结构件，大小与比赛车一致，通过中轴支杆12作为活动支撑，即中轴支杆12的上端与车架7铰接，中轴支杆的下端与底座1铰接。车把和鞍座位置可调，中轴和后轴链轮可更换，齿数可变。车架7后轴配飞轮11，用来部分模拟人和自行车的惯性。
电驱动加载器装置由摆动杆10、磁粉制动器8、摩擦轮9组成，阻力矩由磁粉制动器8产生，摩擦轮9装在磁粉制动器8输出轴上，摩擦轮9浮压在飞轮11上，并保证一定的压紧力，在飞轮11转动时摩擦轮9通过滚动摩擦将磁粉制动器8产生的阻力矩传递到飞轮11，实现加载。
主控制器和其它控制元器件在控制箱13内，控制箱上面是主操作显示屏14，用于启动/停止机器，加减阻力，输入数据，显示数据和曲线。车把上有辅操作显示屏6，可启动/停止机器，加减阻力，显示数据。
为了安全起见，电机3底座与底架1绝缘，电机3输出轴与减速器2输入轴绝缘，其它与底架和车架接触的均为安全电压。

Claims (5)

1、一种自行车模拟训练器，包括底架(1)、中轴支杆(12)和车架(7)，中轴支杆(12)上端与车架(7)铰接，中轴支杆(12)的下端与底架(1)铰接，其车把和鞍座位置可调，车架的中轴和后轴的链轮可更换，齿数可变，车架(7)的后轴装配飞轮(11)，其特征在于还包括坡度模拟装置、电驱动加载装置、控制系统和操作显示系统；
所述的坡度模拟装置包括电机(3)、减速器(2)、丝杠(5)、螺母(4)，电机(3)的旋转运动经减速器(2)减速，由丝杠(5)、螺母(4)机构转为直线运动，螺母(4)与车架(7)的前叉铰接；
所述的电驱动加载装置包括摆动杆(10)、磁粉制动器(8)、摩擦轮(9)，摆动杆的一端与底架的后立柱铰接，另一端与磁粉制动器的外壳固接，摩擦轮固装于磁粉制动器的输出轴上并浮压于车架后轴的飞轮上；
所述的控制系统包括装于控制箱内的主控制器和其它控制元器件以及中轴链轮侧面传感器和运动员身上的心率传感器；
所述的操作显示系统包括安装于控制箱上的主操作显示屏(14)和安装于车把上的辅操作显示屏(6)。
2、根据权利要求1所述的自行车模拟训练器，其特征在于所述的电机(3)的底座与底架(1)绝缘，电机(3)的输出轴与减速器(2)的输入轴绝缘，其它与底架(1)和车架(7)接触处均为安全电压。
3、根据权利要求1所述的自行车模拟训练器，其特征在于所述主控制器配有串行通信接口，可与计算机或另一台本发明组成网络交换数据。
4、一种如权利要求1所述的自行车模拟训练器的操作控制方法，其特征在于包括如下步骤：
通过操作显示屏，输入初始参数，包括体重、车重、风速、链轮齿数；
通过操作显示屏，选择或输入训练规律，所述的训练规律包括不同里程或时间段对应的不同道路坡度的集合；输入的训练规律以文件形式保存在主控制器上；或者不按训练规律而自由加载；
启动该模拟训练器，按训练规律自动加载或自由加载；
主控制器根据输入的初始参数和训练规律或自由加载量，实现对加载力矩及车架姿态的控制；主控制器接受脉冲传感器和心率传感器的信号；并根据接收的信号计算出里程、时间、功率、心率，踏频、速度、平均速度、坡度、风速，并以数字和曲线方式显示于操作显示屏上；
所有训练参量最后以文件的形式保存在主控制器上；
按下停止按钮，自行车模拟训练器停止。
5、根据权利要求4所述的自行车模拟训练器的操作控制方法，其特征在于可按训练规律单次或重复训练，也可训练时任意调节阻力大小。
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